高中物理 第一章 静电场 第9讲 电容器和电容学案 教科版选修3-1-教科版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

第9讲电容器和电容[目标定位]1.知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造.2.理解电容的概念及其定义式和决定式.3.掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题．一、电容器和电容1．电容器(1)电容器：两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器．(2)电容器的电荷量：电容器两块金属板上带上等量的异种电荷，任意一块极板所带的电荷量的绝对值，叫做电容器的电荷量．(3)电容器的充电和放电①充电：把电容器的两个极板带上等量异种电荷，这个过程叫做充电．如图1甲所示．充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中．②放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做放电．如图乙所示．放电过程电场能转化为其他形式的能量．甲乙图12．电容(1)物理意义：描述电容器储存电荷能力的物理量．(2)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容．(3)定义式：C＝．(4)在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是F.常用单位还有微法(μF)和皮法(pF)，数量值关系：1F＝106μF＝1012pF.深度思考(1)电容器的带电荷量为两极板所带电荷量的绝对值之和吗？(2)由于C＝，所以说电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电容器两极板间的电势差成反比，你认为这种说法正确吗？为什么？答案(1)不是．电容器的带电荷量是指其中一块极板所带电荷量的绝对值．(2)不对．电容是电容器本身的一种属性，大小由电容器自身的构成情况决定，与电容器是否带电、带多少电荷量均无关．例1下列关于电容的说法正确的是()A．电容器简称电容B．电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器需要带的电荷量D．由公式C＝知，电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比解析电容器和电容是两个不同的概念，A错；电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与是否带电无关，B错；电容器的电容大小和它所带的电荷量、两极板间的电压等均无关，D错．答案CC＝为比值定义法．C的大小与Q、U无关，只跟电容器本身有关，当Q＝0时，U＝0，而C并不为零．例2有一充电的电容器，两板间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10－4C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2V，电容器的电容是多少？所带电荷量变化多少？解析由C＝，得C＝F＝1.5×10－4F电容器电压降为2V，电容不变，仍为1.5×10－4F.此时带电荷量为Q′＝CU′＝1.5×10－4×2C＝3×10－4C带电荷量减少ΔQ＝Q－Q′＝1.5×10－4C.答案1.5×10－4F1.5×10－4F减少1.5×10－4C电容器的电容是由电容器的自身结构决定的，计算电荷量变化时也可以根据C＝＝来计算．二、平行板电容器的电容和常用电容器1．平行板电容器的电容(1)结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器．(2)决定因素：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比．(3)表达式：C＝．式中k为静电力常量．2．常用电容器(1)分类：从构造上可分为固定电容器和可变电容器两类．(2)额定电压和击穿电压①额定电压：电容器正常工作时所能承受的电压，它比击穿电压要低．②击穿电压：是电容器的极限电压，超过这个电压，电容器内的电介质将被击穿，电容器将被损坏．深度思考(1)公式C＝与C＝有什么区别？(2)某电容器上标有“1.5μF，9V”的字样，9V指什么电压？答案(1)C＝是电容的定义式，对某一电容器来说，Q∝U但C＝不变，反映电容器容纳电荷的本领，C＝是电容器电容的决定式，C∝S，C∝εr，C∝，说明了电介质的材料、极板的正对面积和极板间的距离是电容大小的决定因素．(2)额定电压．例3如图2所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是()图2A．使A、B两板靠近一些B．使A、B两板正对面积减小一些C．断开S后，使B板向右平移一些D．断开S后，使A、B正对面积减小一些解析静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两...